不同標(biāo)準(zhǔn)下昔格達(dá)土固結(jié)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析

(攀枝花學(xué)院土木與建筑工程學(xué)院 四川 攀枝花 617000)

一、引言

昔格達(dá)組是攀西地區(qū)晚新生代標(biāo)志性地層，主要發(fā)育于安寧河、大渡河、金沙江渡口段、雅礱江等河谷及其兩側(cè)支流谷地中[1]。攀西(攀枝花、西昌)地區(qū)的昔格達(dá)組底層分布廣泛，呈松散或未固結(jié)的半呈巖狀態(tài)，頂部已分散成壤，因此被巖土工程專家稱為昔格達(dá)土或昔格達(dá)組黏土[2]。昔格達(dá)土對(duì)水的靈敏度特別高，干時(shí)堅(jiān)硬，遇水迅速崩解，幾乎完全喪失強(qiáng)度。它似巖非巖，似土非土，極易發(fā)生滑坡[3]。

固結(jié)是指在固定荷載或沖擊荷載等其他因素作用下，土體顆粒重新排列，土體間的孔隙、水分逐漸排出、體積壓縮、密度增大的現(xiàn)象，對(duì)于土體固結(jié)實(shí)驗(yàn)常采用的方法是快速固結(jié)法。而固結(jié)分為快速固結(jié)與標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)，這兩種固結(jié)的原理相近，但在固結(jié)的時(shí)間以及順序上有一定的差異性，其最終的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也會(huì)有偏差。本次試驗(yàn)以昔格達(dá)土為研究對(duì)象，就快速固結(jié)與標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)這兩種不同固結(jié)方法研究了其實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異性和關(guān)聯(lián)性。

二、試驗(yàn)

(一)試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

制備4種不同含水率、總共32個(gè)昔格達(dá)土固結(jié)試件，含水率分別為19%、21%、23%、25%[4]，每個(gè)含水率下做8個(gè)試樣，其中4個(gè)做快速固結(jié)試驗(yàn)，剩下4個(gè)做標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)，比較這兩種不同固結(jié)方法下固結(jié)系數(shù)的差異性。

(二)試件的制作及具體試驗(yàn)

試驗(yàn)在攀枝花學(xué)院土工實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，將昔格達(dá)土過(guò)0.5毫米的篩進(jìn)行篩分，然后將篩選出來(lái)的土置于烘箱內(nèi)，在105～110℃的恒溫下烘至恒重，時(shí)間不得少于24h，保證除去土中水分。然后按試驗(yàn)方案及土工試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)制備試件，放入氣壓固結(jié)儀中進(jìn)行試驗(yàn)并采集數(shù)據(jù)。

三、試驗(yàn)結(jié)果與分析

由試驗(yàn)所采集的土樣使用不同固結(jié)方法在不同壓強(qiáng)下對(duì)應(yīng)的沉降量進(jìn)行計(jì)算分析，得到了昔格達(dá)土的初始孔隙率、固結(jié)后孔隙率、固結(jié)系數(shù)。由計(jì)算出的數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行了分析。

表1 含水率為19%的昔格達(dá)土固結(jié)系數(shù)

試驗(yàn)表明昔格達(dá)土在含水率為19%的狀態(tài)下，快速固結(jié)得到的固結(jié)系數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)相比較要大，說(shuō)明了土體試樣在快速固結(jié)后仍有可被壓縮空間，并且當(dāng)壓強(qiáng)越小固結(jié)系數(shù)差值越大，說(shuō)明試樣可再壓縮空間也越大。

表2 含水率為21%的昔格達(dá)土固結(jié)系數(shù)

試驗(yàn)表明昔格達(dá)土在含水率為21%的狀態(tài)下，快速固結(jié)得到的固結(jié)系數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)相比仍有差值，說(shuō)明了土體試樣在快速固結(jié)后仍可被壓縮。

表3 含水率為23%的昔格達(dá)土固結(jié)系數(shù)

試驗(yàn)表明昔格達(dá)土在含水率為23%的狀態(tài)下，快速固結(jié)得到的固結(jié)系數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)相比較大，說(shuō)明了土體試樣在快速固結(jié)后仍有可被壓縮空間。當(dāng)壓強(qiáng)繼續(xù)增大時(shí)，土體試樣的固結(jié)系數(shù)變化不大，說(shuō)明土體的可再被壓縮空間變化不大。

表4 含水率為25%的昔格達(dá)土固結(jié)系數(shù)

試驗(yàn)表明昔格達(dá)土在含水率為25%的狀態(tài)下，快速固結(jié)得到的固結(jié)系數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)相比初期較大，說(shuō)明了土體試樣在快速固結(jié)后仍有可被壓縮空間。但在200MPa階段，土體的標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)系數(shù)大于快速固結(jié)的固結(jié)系數(shù)，說(shuō)明了土體在25%含水率狀態(tài)下，在此階段具有一定的回彈性。最后在300MPa時(shí)，兩者的固結(jié)系數(shù)差異不大，說(shuō)明土體趨于密實(shí)。

四、結(jié)論

通過(guò)一系列試驗(yàn)研究了昔格達(dá)土在不同含水率、不同固結(jié)方法下的固結(jié)表現(xiàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：

(1)昔格達(dá)土的含水率在一定范圍內(nèi)，隨著含水率的升高，其壓縮量也隨之增大，并且快速固結(jié)與標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果隨含水率的增大而更加接近。

(2)昔格達(dá)土在不同強(qiáng)度的荷載下，其快速固結(jié)處理結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)處理結(jié)果存在一定的差異性。在較小的壓強(qiáng)下快速固結(jié)的沉降量明顯小于標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)的沉降量，這說(shuō)明在固結(jié)壓強(qiáng)較小時(shí)，土體中有一定量的的液相、氣相會(huì)被排出，但排出速率較小，完成這一過(guò)程需要一定的時(shí)間。而在較大的壓強(qiáng)下，土體中的液相、氣相的排出量會(huì)增大，同時(shí)排出速率也會(huì)得到提高。

(3)通過(guò)對(duì)不同含水率下昔格達(dá)土的固結(jié)試驗(yàn)研究表明：當(dāng)含水率越接近最優(yōu)含水率，土體在不同的固結(jié)方法下的沉降量差異越小，說(shuō)明土體中固體與液相處于合理比例時(shí)，其液相、氣相的排出速率會(huì)得到一定的提高。